金属丝：Filamet 和 Ultrafuse

一段时间以来，可以在市场上找到用于 FDM 3D 打印的金属丝，但它们并不完全相同。它们之间有什么区别？

要回答这个问题，差异 金属色灯丝和金属填充灯丝之间必须考虑在内。 前者含有少量金属颗粒 (5 % - 40 %) 以提供金属外观，仅用于其美学特性。颗粒百分比越高，所讨论的金属材料的模拟效果越好。

对于金属填充长丝，金属颗粒负载量通常非常高 （超过 80 %）并且可以对 3D 打印部件进行烧结处理 由此去除粘合聚合物，产生 100% 金属部件。

目前，巴斯夫和 The Virtual Foundry 是提供此类材料的两家最知名的制造商，使用 FDM 3D 打印和烧结工艺制造全金属零件。

巴斯夫提供 Ultrafuse Ultrafuse 316 L 和 Ultrafuse 17-4 PH。

虚拟铸造厂 另一方面，开发了大量金属丝 在 Filamet 下 名称，例如：Filamet 不锈钢 316L、Filamet 青铜、Filamet 铜、Filamet 铝 6061、Filamet 高碳钢、Filamet 钨、Filamet Inconel 718-34 或 Filamet 钛 64-5。

与 FDM 3D 打印机的兼容性

金属丝的主要特点之一是您不需要工业 FDM 3D 打印设备，甚至不需要专业设备。 Ultrafuse 或 Filamet 等金属丝的特点是它们可以在市场上几乎任何 FDM 3D 打印机上进行 3D 打印。

由于高金属含量 对于这些灯丝，必须使用硬化钢喷嘴以减少灯丝的磨损。 打印和热床温度因制造商和材料而异，但打印温度不要超过 245°C，热床不要超过 120°C。

图片 1：黄铜喷嘴与硬化钢的磨损情况。来源：E3D。

以 Basf 的 Ultrafuse 为例 细丝，细丝的性质提供了一定的柔韧性 并且不是很脆，使其非常容易打印。

The Virtual Foundry 的 Filamet 长丝由高百分比的金属填料和作为粘合聚合物的 PLA 组成。根据材料的金属和填料百分比，Filamet 细丝可能有些脆，并且可能难以在某些 3D 打印机上打印，因为细丝必须经过从线轴放置到挤出机的路径。然而，这不是问题，因为 Virtual Foundry 开发了 Filawarmer，这是一种确保灯丝在打印前完全笔直的设备， 消除绕组曲率，实现材料的最佳3D打印。

视频 1：Filawarmer 安装。资料来源：虚拟铸造厂。

尺寸收缩

金属丝需要烧结后处理 从灯丝上去除粘合聚合物 ，导致全金属部件。

由于这是一个去除材料的过程，因此必须考虑到所得零件的尺寸与原始测量值会有一定差异。 也就是说，零件在烧结过程中会根据材料发生或大或小的收缩 以及灯丝品牌。

这无疑是 制造尺寸精度优先的功能部件时的一个难题。 但是，可以找到收缩因子并缩放 CAD 模型以获得所需的尺寸结果。

在这里，Ultrafuse 和 Filamet 材料有一些差异。 Ultrafuse 细丝在 XY 轴上的收缩范围为 16-17%，在 Z 轴上的收缩范围为 19-20%，而 Filamet 细丝的收缩率为 7-10%。

在 Filamet 的情况下，最终部件的密度为 80-85%，尽管部件可以烧结更长的时间，这意味着与原始部件相比具有更高的密度和更高的收缩率。

对于 Ultrafuse，巴斯夫 提供全面的用户指南，包括关于公差、收缩和缩放、推荐壁厚等的信息，这些信息非常有用。

视频 2：Ultrafuse 设计指南。资料来源：巴斯夫。

烧结过程

Ultrafuse 和 Filamet 长丝开发的烧结工艺有一定差异。

巴斯夫在 Ultrafuse 长丝中使用了一种特殊的粘合剂聚合物，需要在烧结过程之前进行催化脱脂，因此后处理可以被认为比 Filamet 长丝更复杂。然而，在Filamet灯丝中，有一些仍然是实验性的烧结工艺，对结果没有任何保证。

此外，大多数Filamet长丝对烧结设备的要求较低，因为大多数可以在开放式环境炉中烧结。

图 2：Filamet 信息表。资料来源：虚拟铸造厂。

先验地，这些细丝的使用可能会引起某些疑问和困难，特别是如果用户没有进行材料烧结的手段。但是，两家制造商都提供了这方面的解决方案。巴斯夫拥有自己的烧结服务，而希望使用 Filamet 长丝的用户可以联系我们，以评估他们项目的可行性并进行必要的后处理以获得预期的结果。

图 3：巴斯夫的烧结服务。

结论

Filamet 的金属丝系列无疑是市场上最广泛的。 Virtual Foundry 是第一家在市场上推出可烧结金属丝的制造商 并开发了适用于多种应用的范围广泛的材料。

Ultrafuse filament range 目前专注于不锈钢丝的开发，尽管它们可用于广泛的应用 例如工装、夹具和夹具、小批量生产、功能部件和原型。

在 3D 打印方面，Filamet 灯丝需要比 Ultrafuse 灯丝更低的打印和床温， 尽管一些 Filamet 材料需要使用外部设备 诸如 Filawarmer 以确保最佳结果。

Ultrafuse 灯丝允许使用更小出口直径的喷嘴， 而 Filamet 灯丝需要使用 0.6 毫米的喷嘴，Filamet Tungsten 除外。

至于烧结过程 , Filamet 金属丝 的后处理 必须经受更简单，并且在许多情况下不需要使用惰性气氛炉，因此拥有必要的设施和机械来使用 Filamet 烧结 3D 打印部件相对容易。此外，如果用户没有必要的设备或知识来进行烧结，他可以联系我们。另一方面，一些 Filamet 灯丝处于实验阶段， 因此无法保证这些材料的烧结。

对于 Ultrafuse ，用这些灯丝 3D 打印的零件必须经过某种程度更复杂的后处理， 尽管 BASF 提供了一份综合指南，其中包含有关如何使用 Ultrafuse 灯丝实现最佳结果的相关信息。此外，巴斯夫还提供由 ELNIK 提供的脱脂和烧结服务，该服务基于购买涵盖脱脂和烧结过程的代金券 ，以及零件的​​运输和退货。

毫无疑问，金属丝是一种创新材料，可让 FDM 3D 打印机用户制造出适用于各种应用的全金属部件。 使用 Ultrafuse 和 Filamet , 用户可以找到最适合他们需求的材料。